UWMの研究者は、最も強力な温室効果ガスの代替に取り組んでいます

研究室でインダクタを見せているチャンヨプ・パークさん。 これは、現在高電圧電気機器で使用されているガスのより環境に優しい代替ガスを使用する高電圧サーキットブレーカーを作成するために彼とジョージア工科大学が取り組んでいる研究プロジェクトの一環です。 (UWM写真/トロイ・フォックス)

世界で最も強力な温室効果ガス、そしてほとんどの人が聞いたこともないガスですが、電力需要の増加とエネルギーインフラの老朽化により、地球温暖化の憂慮すべき原因となりつつあります。

六フッ化硫黄（SF6）と呼ばれるこのガスは、数十年にわたり、高圧配電機器で絶縁体として使用されてきました。 しかし、インフラの老朽化に伴い、大気中への漏出は常に発生しており、加速している。

UWM の電気工学助教授である Chanyeop Park 氏は、ジョージア工科大学の研究者と協力して、米国エネルギー省からの約 400 万ドルの助成金を受けて、環境に中立な代替品の開発とテストに取り組んでいます。 助成金の4分の1がパーク氏の役割に充てられる。

「SF6の地球温暖化係数は二酸化炭素（CO2）の約2万4000倍高く、非常に安定している」と同氏は述べた。 「一度大気圏に突入すると、文字通り何千年もそこに留まります。」

ここでパーク氏はこの研究について詳しく説明します。

まず、高圧サーキットブレーカーの役割について説明します。 なぜそれらにガスが必要なのでしょうか？

変電所には、家庭に電気を供給する高電圧システムが含まれています。 これらの変電所には、SF6 ガスを絶縁体として使用する回路ブレーカー (開閉装置と呼ばれます) が含まれています。

サーキットブレーカーは、必要に応じて電流を遮断して電力網を保護し、電気回路やデバイスに過負荷がかからないようにします。 SF6 では、非常に大きな伝送レベルでのサーキット ブレーカーについて話します。 ご家庭のサーキットブレーカーは低電圧であり、空気で絶縁できるため、SF6 は含まれていません。

通常、SF6 は金属製のチャンバーまたはボトルの中に収容されています。 しかし、100%漏れのないものはありません。 非常に遅い速度で空気が漏れるため、タイヤの空気圧が低下するのと同じように、時間の経過とともに微量が漏れ出します。

あなたがテストしているSF6の代替案について教えてください。

これは超臨界 CO2 と呼ばれるもので、CO2 の圧力と温度を高めることで実現できます。 そのユニークな特徴は、液体と気体の両方のように同時に動作することです。

液体は気体に比べて非常に密度が高くなります。 液体が濃すぎて泳ぐのが難しいのはそのためですよね？ 高密度により、強力な電気絶縁性が得られます。 しかし、超臨界流体は粘度の低い気体のように振る舞います。 したがって、超臨界流体は、これらの両方の利点を兼ね備えており、冷却と断熱に非常に効果的です。 この物質は、機器の一方の側から熱を奪い、もう一方の側に熱を落とすことによって保護を提供します。 また、その滑らかな動作により、素早い動きを実現します。

また、超臨界流体は純粋な CO2 から作られているため、理論的には SF6 よりも 24,000 倍環境に優しいと言えます。

この重要な機器の新しい絶縁体に移行するのに今が適切な時期であるのはなぜでしょうか?

ほとんどの発電所は、発電所を冷却するのに役立つ海水またはある種の水域またはその近くに設置されています。 そして、その電力は工場から送られ、人々の住む場所に分配されなければなりません。 私たちがより多くのグリーン資源を取得してエネルギーミックスに組み込むと、それらの資源は私たちが住んでいる場所に比較的近い場所になる可能性があります。

そのため、インフラが変化し、老朽化し​​た送電網をアップグレードすると、超臨界 CO2 を使用するように再構成できます。 開閉装置の量が増えると、引き続き絶縁体が必要になります。

そして、既存の SF6 開閉装置がすべて当社の技術に置き換えられれば、環境に多大なプラスの影響を与えるでしょう。

あなたが提案している超臨界流体はどのようにして作るのでしょうか? そして、プロジェクトにおけるあなたの役割は何ですか?